激光焊接在汽车行业的应用有哪些
激光焊接以其能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、易实现自动控制、无后续加工等优点,已成为汽车制造中的重要手段之一。一辆汽车的车身加底盘共有数百上千种零件,如何将其连接在一起对整车车身的刚性有着直接的影响,采用激光焊接几乎可以把所有不同厚度、牌号、种类和等级的金属材料连接在一起,在提升生产效率和质量的同时还增加了汽车设计和材料选用的灵活性。
采用激光焊接可以在汽车制造中用更多的冲压件代替铸造件,用连续的激光焊缝代替分散的点焊缝,可以减少搭接宽度和一些加强部件,降低车身结构本身的体积,从而减少了车身的重量,满足了汽车节能减排的要求。采用激光焊接还可以提高车身的装配精度,使车身刚度提升30%以上,从而提高了车身的安全性。此外,采用激光焊接还可以降低汽车车身制造过程中的冲压和装配成本,缩短生产周期,减少零件的数量,提高了车身一体化程度。
在汽车工业制造中,使用最多的就是激光焊接技术。汽车工业中的激光焊接技术热输入量小、材料变形量小,加工残余量小,零件刚性好,能很好地满足现在车身结构向减抗冲击能力的方向发展的要求。激光焊接技术在汽车工业中的应用主要有车身焊接、激光拼焊、齿轮及零部件激光焊接、塑料部件焊接。
1车身激光焊接
车身激光焊接主要用于车身框架结构的焊接,具有较强的灵活性和机动性;可以对形状特殊的门板、挡板、齿轮、仪表板等零部件进行焊接,可应用于现代高柔性的生产过程中,满足用户的各种需求,采用激光焊接技术,减少工件之间接合面的宽度,降低了板材使用量,同时使用激光焊的车身强度刚度大大高于电焊车身,提高了车身的抗冲击性和耐疲劳性,并且焊缝美观省去影响视觉效果的装饰,增加其市场竞争力。
同时,与传统的点焊工艺不同,激光焊接可以达到两块钢板之间的分子结合,也就是焊接后的钢板硬度相当于一整块钢板,不仅大幅提升了车身强度,车身的结合精度也得到大大提升。
2激光拼焊
激光拼焊是指在车身设计制造中,根据车身不同的设计和性能要求,选择不同规格、不同厚度、强度和镀层的钢板通过激光载接和拼装技术焊接在一起,完成车身某一部位的制造,例如前后车门内板、前后纵梁、侧围、底板、轮罩、中立柱等。具有减少零件、模具数量、减少点焊数目,优化材料用量,降低成本,提高尺寸精度的特点。
激光拼焊焊缝特性:
(1)降低焊缝区域的体积,例如焊缝宽度不超过0.5~1mm;
(2)不增加焊缝高度;
(3)对冲压成形性能影响较小;
(4)在焊缝上附加度锌后,可保持其阴极保护功能;
(5)焊接过程中,热影响区小。
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3齿轮及零部件焊接
采用激光焊接对齿轮等零部件进行加工,可以实现极微小的焊接变形,焊接速度快,而且不需要焊后热处理。常用于变速器齿轮、气门挺杆、车门铰链、传动轴、转向轴、皮带轮、排气管、离合器等的焊接。
4塑料部件焊接
激光焊接塑料的基本原理是∶两种塑料在低压力下被夹紧在一起,激光穿过一个制品,然后被另外一个制品吸收,吸收激光能量的制品将光能转化为热,在塑料的接触面熔化,能形成一个焊接区。绝大多数本色的塑料和许多有色的半透明塑料都能实现激光焊接,例如聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和聚苯烯(PP)等材料。塑料激光焊接在汽车工业上的应用有汽车尾灯激光焊接、汽车挡板激光焊接等。
激光焊接属于熔化焊接,以激光束为能量源,冲击在焊件接头上。激光焊接属非接触式焊接,作业过程不需加压,但需使用惰性气体以防熔池氧化,填料金属偶有使用。激光焊能进行精确的能量控制,因而可以实现精密微型器件的焊接,且它能应用于很多金属,特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。